Traditional Chinese Medical Chemistry

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1 Traditional Chinese Medical Chemistry
中药化学 Traditional Chinese Medical Chemistry

2 第五章 苯丙素 (phenylpropanoids)
内容 第一节 概述 第二节 简单苯丙素类（simple phenylpropanoids） ▲ 结构与分类 、提取与分离 第三节 香豆素 (coumarin) ▲ 分布、活性、基本结构、结构类型 * ▲ 理化性质*、提取分离*、检识 ▲ 结构研究、 中药实例 第四节 木脂素 （lignans） ▲ 结构类型、性质、提取分离、检识、中药实例

3 第五章 苯丙素 (phenylpropanoids)
第一节 概述 ▲ 苯环和三个直链碳连在一起为单位（C6-C3）构成的化合物 ▲ 广义，包括了简单苯丙素类（simple phenylpropanoids，如苯丙烯、苯丙醇、苯丙醛、苯丙酸等）、香豆素类（coumarins）、木脂素（lignans）和木质素类（lignins）、黄酮类（flavonoids），涵盖了多数的天然芳香族化合物。 狭义指简单苯丙素类、香豆素类、木脂素类。

4 苯丙素类化合物生物合成过程 莽草酸(Shikimic acid) 苯丙氨酸 木质素、木脂素 苯丙醇类 香豆素（coumarin）
Lignin\lignan 莽草酸(Shikimic acid) 苯丙氨酸 香豆素（coumarin） 苯丙醇类 苯丙素类化合物生物合成过程

5 第二节 简单苯丙素类 （simple phenylpropanoids）
▲ 结构与分类 △ 苯丙烯类 丁香酚 茴香醚 β-细辛醚 α-细辛醚 丁香 小茴香 细辛

6 △ 苯丙醇类 △ 苯丙醛类 松柏醇 紫丁香酚苷 桂皮醛 肉桂 桂皮

7 第二节 简单苯丙素类 （simple phenylpropanoids）
▲ 结构与分类 △ 苯丙醛类 △ 苯丙酸类 桂皮醛（cinnamaldehyde） 存在状态 游离酸或结合成酯 性质 物理 水溶性、无色或蓝色荧光 化学 酸性、酚羟基反应 cinamic acid caffeic acid 氯原酸 chlorogenic acid

8 蒲公英 Taraxacum mongolicm 别称黄花地丁、黄花三七、婆婆丁,属菊科多年生草本植物,资源丰富,适应性强,遍地皆有,寻常易得。特别是我国北方地区生长较为普遍。早春地温 1℃～2℃时能破土出芽,其根在雪地越冬,可耐 - 40℃的低温,但生长最适温度为 10℃～22℃。蒲公英又耐干旱和酸、碱土壤,在多种土壤类型上生长良好。在带有沙质的土壤上生长最好,也能抗湿和耐阴。蒲公英为短日照植物,在高温和短日照条件下,有利于抽苔开花。常在春末长日照来临之前开花。长江流域平原、低山地区3—4月间开花结实,北方地区多在 5—6月间开花结实。 具有清热解毒、利尿除湿、清肝明目的功效，是胆囊炎、乳腺炎患者的食疗佳品。现代药理研究证实，它具有广谱抗菌作用，能激发机体免疫功能，可防治肺癌、胃癌、食管癌等。 防皱抗衰老、祛斑美白以及抑制痤疮的作用。

9 丹参素 danshensu

10 第二节 简单苯丙素类 （simple phenylpropanoids）
▲ 提取分离 苯丙烯、苯丙醛及苯丙酸的简单酯类衍生物 水蒸汽蒸馏法提取 苯丙酸衍生物 有机酸的常规方法提取。 示例： 兴安升麻（Cimicifuga dahurica） 发表透疹、清热解毒、生举阳气，用于风热头痛，口疮，麻疹，子宫脱垂等症。 含有咖啡酸、阿魏酸、异阿魏酸等简单苯丙素类成分。

11 兴安升麻药材粗粉 甲醇回流提取，减压回收溶剂 以适量热水溶解 不溶物 水溶液 稀盐酸酸化，乙醚萃取 乙醚层 水层 2%的碳酸钠萃取
▲ 提取分离 兴安升麻药材粗粉 　　　　　　　　　　　　　 甲醇回流提取，减压回收溶剂 以适量热水溶解 不溶物　　　　　　 　水溶液 稀盐酸酸化，乙醚萃取 乙醚层　　　　　　　　 水层 2%的碳酸钠萃取 乙醚层　　　　　　 碳酸钠溶液层 浓盐酸酸化，乙醚萃取 乙醚层　　　　　　 　　水层 蒸干溶剂 　　　　　　　 粗结晶 　　　　　　　　　　 乙醇重结晶 异阿魏酸（无色针晶）　　 母液 制备薄层色谱 　　 咖啡酸（白色针晶）　　　 阿魏酸（无色簇晶） 　　　　　　　　　　　　 甲醇提取浸膏

12 ☆ 概述 分布 伞形科、芸香科、菊科、 豆科、兰科等高等植物。 药理活性 ●抗菌抗病毒 ●平滑肌松弛作用 ●抗凝血作用 ●光敏作用
第三节 香豆素 (coumarin) ☆ 概述 分布 伞形科、芸香科、菊科、 豆科、兰科等高等植物。 药理活性 ●抗菌抗病毒 ●平滑肌松弛作用 ●抗凝血作用 ●光敏作用

13 基本结构* 存在状态 游离香豆素苷元或与糖结合成苷，存在于植物的根、花、茎、叶、果实中，嫩芽中含量多。 脱水 苯骈α-吡喃酮
α,β不饱和δ内酯 存在状态 游离香豆素苷元或与糖结合成苷，存在于植物的根、花、茎、叶、果实中，嫩芽中含量多。

14 结构类型* 简单香豆素 呋喃香豆素 (furocoumarins) 吡喃香豆素 (pyranocoumarins) 其它香豆素
依据其取代基及连接方式不同 简单香豆素 呋喃香豆素 (furocoumarins) 吡喃香豆素 (pyranocoumarins) 其它香豆素

15 结构类型* 简单香豆素 苯环上有取代基 伞形花内酯 七叶内酯 东莨菪素 umbelliferone esculetin scopoletin

16 呋喃香豆素 (furocoumarins)
吡喃香豆素 (pyranocoumarins) 生物合成 异戊烯基与邻位酚羟基环合 线形 稠合在6，7位 三个环在一直线 角形 稠合在7，8位 三个环在一折角线 方式

17 呋喃香豆素（furocoumarins）
线型（以补骨脂内酯为代表） 角型（以白芷内酯为代表）

18 呋喃香豆素 (furocoumarins) 吡喃香豆素 (pyranocoumarins)
线形呋喃 角形呋喃 线形吡喃 角形吡喃

19 （C-3, C-4上有苯基、羟基、异戊烯基取代）
其它香豆素 α-吡喃酮环上有取代基 （C-3, C-4上有苯基、羟基、异戊烯基取代） 亮菌甲素 黄檀内酯 逆没食子酸 armillarsin A dalbergin ellagic acid

20 异香豆素 香豆素的异构体 茵陈 仙鹤草 茵陈内酯 capillarin 仙鹤草内酯

21 降酶护肝降脂作用 用于急性胆囊炎,慢性胆囊炎发作,其他胆道疾病并发急性感染及慢性浅表性胃炎,慢性浅表性萎缩胃炎 祛风除湿，活血止痛。具有消炎、镇痛的作用，用于风湿痹病，关节炎，类风湿性关节炎。 温肾扶正。用于治疗白癜风、银屑病（牛皮癣）。 止血，健胃。治咯血，吐血，尿血，便血，赤白痢疾，崩漏带下，劳伤脱力，痈肿，跌打、创伤出血。

22 ☆ 性质* 物理性质 性状 溶解性 荧光 游离香豆素 结晶，有香味，有挥发性 香豆素苷 无挥发性，无香味 游离香豆素 脂溶性，可溶碱水
游离香豆素 结晶，有香味，有挥发性 香豆素苷 无挥发性，无香味 溶解性 游离香豆素 脂溶性，可溶碱水 香豆素苷 水溶性 荧光 游离香豆素 蓝色荧光 香豆素苷 紫色暗斑

23 化学性质* 碱水解反应（内酯性质） * 酸的反应（侧链） ►环合反应 显色反应 * 氢化加成反应 氧化反应 ►烯醇醚键的开裂（补充）
►双键加水反应（补充） 显色反应 * 氢化加成反应 氧化反应

24 化学性质* 碱水解反应（内酯性质） * α-吡喃酮环具有α,β不饱和内酯性质
在强碱溶液中内酯环可以开环生成顺邻羟基桂皮酸盐，但加酸又可重新闭环成为原来的内酯。但如与碱长时间加热，则可转变为稳定的反邻羟基桂皮酸盐。因此用碱液提取香豆素时，必须注意碱液的浓度，并应避免长时间加热，以防破坏内酯环。

25 环氧可与碱水解新生成的羟基发生作用加酸后生成顺式邻羟基桂皮酸衍生物
C-8位的取代基适当位置上有羰基、双键、 环氧可与碱水解新生成的羟基发生作用加酸后生成顺式邻羟基桂皮酸衍生物 (1) (2) 异当归内酯 异戊烯酰-4,6-二甲氧基 顺邻羟基桂皮酸

26 酸的反应（侧链） 环合反应 异戊烯基与邻位酚羟基环合成氧环

27 酸的反应（侧链） 烯醇醚键的开裂（补充） 双键加水反应（补充）

28 显色反应* 异羟肟酸铁反应* 条件：具有内酯环 试剂：OH-, HONH2.HCI, Fe3+ 结果：红色（+） 机理： 酚羟基反应
三氯化铁溶液反应产生绿色至墨绿色沉淀。 若酚羟基的邻、对位无取代，可与重氮化试剂反应而显红色至紫红色。

29 显色反应 Gibbs反应* ，Emerson反应 条件：酚羟基对位有活泼氢 试剂： Gibbs 试剂（2, 6-二溴苯醌氯亚胺）
蓝色 Emerson反应机理 红色

30 氢化加成反应 氢化顺序： 侧链不饱和键氢化＞吡喃、呋喃环双键＞3,4位双键

31 氧化反应 无侧链对氧稳定 KMnO4氧化3,4位双键断裂，生成水杨酸衍生物 铬酸氧化侧链或苯环成醌

32 ☆ 提取分离* 分离 提取 游离香豆素 香豆素苷 ◆ 溶剂法：乙醚等有机溶剂 ◆ 水蒸汽蒸馏法 ◆ 升华法 ◆ 碱提酸沉法*
◆　溶剂法：乙醚等有机溶剂 　◆　水蒸汽蒸馏法 　◆　升华法 　◆　碱提酸沉法* 香豆素苷 　◆　溶剂法：醇，水等极性溶剂 ◆　酸碱法（内酯性质） ◆　结晶法： 　　　　　乙醚、乙酸乙酯、　　　　　乙醇、混合溶剂 ◆　柱层析法： 　　　　　　硅胶、氧化铝， 　洗脱剂（氯仿-乙酸乙酯，　　　　　　乙醚-乙酸乙酯，　　　　　　己烷-乙醚）

33 香豆素苷元提取分离流程图 乙醚提取 醚提取液 浓缩放置 醚液 结晶 香豆素苷元粗晶 水蒸汽蒸馏 药材（粉碎） 水层（酸性，酚性成分）
乙醚层（中性成分） NaOH水解 NaHCO3 水层 中和,乙醚萃取 乙醚层 香豆素苷元

34 香豆素苷提取分离流程图 药材（粉碎） 70%乙醇回流提取，过滤，回收醇 粗提物 溶于水中, 石油醚萃取 水层 有机层（亲脂性杂质）
乙醚或氯仿萃取 有机层（亲脂性杂质） 药材（粉碎） 有机层 （游离香豆素苷元） 水层（多糖等杂质） 乙酸乙酯、正丁醇依次萃取 有机层（香豆素苷）

35 ☆ 检识方法 理化检识 色谱检识 吸附剂：硅胶， 展开剂：游离香豆素类
◆ 荧光 ◆ 显色反应 ◇ 异羟肟酸铁反应 ◇ 酚羟基反应 ◇ Gibbs反应 ◇ Emerson反应 色谱检识 吸附剂：硅胶， 展开剂：游离香豆素类 环己烷（石油醚）-乙酸乙酯（5:1~1:1）、氯仿-丙酮（9:1~5:1） 香豆素苷类 不同比例的氯仿-甲醇 在紫外光（365nm）下观察，香豆素类成分在色谱上多显蓝色、紫色荧光斑点，或喷异羟肟酸铁试剂显色。

36 中药秦皮的有效成分提取分离流程 中药秦皮 清热燥湿，凉肝明目，主治痢疾，崩带 成分： 6, 7-二OH 七叶内酯（秦皮乙素）
6-O-glu, 7-OH 七叶苷（秦皮甲素） 6-OCH3, 7, 8-二OH 白蜡素 6-OCH3, 7-OH, 8-O-glu 白蜡素苷

37 中药秦皮的有效成分提取分离流程 药材 0.1%NaOH渗漉提取 碱液 胶状物 水液 鞣质树脂 放置析出 沉淀 七叶内酯
(1) H2SO4酸化pH5-6浓缩为1/3 (2) 浓H2SO4加热煮沸水解30分钟 放置析出 (1) 10-20倍95%乙醇溶解 (2) 活性炭脱色素 (3) 70%乙醇重结晶 沉淀 七叶内酯 水液 胶状物 鞣质树脂

38 第四节 木脂素 (lignans) ☆ 概述 木脂素(lignans)：苯丙素氧化聚合而成 通常指二、三、四聚物 多数通过β位聚合
(1) 桂皮酸 (cinnamic acid) 桂皮醛 (cinnamaldehyde) (2) 桂皮醇 (cinnamyl alcohol) (3) 丙烯苯 (propenyl benzene) (4) 烯丙苯 (allyl benzene) 木脂素 (lignans) { 新木脂素 (neolignans) { 组成木脂素的单体： 木质素(lignins) ：苯丙素氧化聚合的高聚物（千个)

39 ☆ 结构类型 简单木脂素 (二芳基丁烷类 dibenzylbutanes) 单环氧木脂素 (四氢呋喃类 tetrahydrofurans)
木脂内酯（二芳基丁内酯类 dibenzyltyrolactones) 环木脂素 (芳基萘类 arylnaphthalenes) 环木脂内酯（芳基萘内酯类） 双环氧木脂素 (双四氢呋喃furofurans) 联苯环辛烯类(dibenzocyclooctenes) 联苯类 (新木脂素 biphenylenes) 其它类型

40 ☆ 结构类型 简单木脂素(simple lignans) （二芳基丁烷类 dibenzylbutanes) C8-C8’聚合

41 四氢呋喃类 (tetrahydrofurans) C7-C7’或C9-C9’或C7-C9’氧环
■　单环氧木脂素（monoepoxylignans） 四氢呋喃类 (tetrahydrofurans) C7-C7’或C9-C9’或C7-C9’氧环 木脂内酯（lignanolides） (二芳基丁内酯类 dibenzyltyrolactones) C8-C8’和C9-O-C9’聚合

42 环木脂素 (cyclolignans) (芳基萘类 arylnaphthalenes)
环木脂内酯（cyclolignolides） （芳基萘内酯类）按内酯环合方式分上向或下向

43 双环氧木脂素（bisepoxylignans） 双四氢呋喃(furofurans)
■　联苯环辛烯类 (dibenzocyclooctenes) ■　联苯类(新木脂素) (biphenylenes)

44 北五味子对人体具有益气、滋肾、敛肺、涩精、生津、止渴、益智、安神等功效。
五味子，别名北五味子。为木兰科植物五味子Schisandra chinensis Turcz 成熟果实入药。 主产吉林、辽宁、黑龙江三省。此外，河北、内蒙古、山东、山西等省区亦产。吉林、辽宁所产者质量最佳，素有“辽五味”这称。 北五味子对人体具有益气、滋肾、敛肺、涩精、生津、止渴、益智、安神等功效。 疏肝理气，健脾消食。具有降低转氨酶作用。用于慢性肝炎及早期肝硬化等。

45 eupomatene ■ 苯骈呋喃类 (bicyclo[3,2,1]octanes) (benzofurans) guaianin
■ 其它类型 ■ 双环辛烷类 (bicyclo[3,2,1]octanes) guaianin ■ 苯骈呋喃类 (benzofurans) eupomatene

46 ■ 苯骈二氧六环类 (benzodioxanes) eusiderin silybin

47 ■ 倍半木脂素类 (sesquilignans) Lappaol A Lappaol F ■ 二木脂素类 (dilignans)

48 命名方法： 4, 4’-二羟基, 3,3’ -二甲氧基-△7 , 7’- 9-甲氧基-7-O-7’ , 8-8’ -木脂素
(8R, 8’R)-4,4’-二羟基, 3, 3’ -二甲氧基-9-氧代-8-8’, 9-O-9’-木脂素 4, 4’-二羟基, 3,3’ -二甲氧基-△7 , 7’- 9-甲氧基-7-O-7’ , 8-8’ -木脂素

49 ☆ 性质 物理性质 性状 无色结晶 化学性质 溶解度 游离 脂溶性 光学活性 多有旋光性 酸性条件下构型发生变化 苷类 水溶性
物理性质 性状 无色结晶 溶解度 游离 脂溶性 苷类 水溶性 光学活性 多有旋光性 化学性质 酸性条件下构型发生变化 鬼臼毒脂素左旋性[α]D－133° 苦鬼臼脂素右旋性[α]D+9°

50 ☆ 提取分离 多数以游离型存在 药材 游离的木脂素 乙醚等低极性溶剂 木脂素苷类 甲醇或乙醇 乙醇或丙酮提取，回收溶剂
▲ 溶剂法　 游离的木脂素 乙醚等低极性溶剂 木脂素苷类 甲醇或乙醇 ▲ 碱溶酸沉法　 某些具有酚羟基或内酯环结构的木脂素 ▲ 色谱法　 吸附剂：硅胶和中性氧化铝 洗脱剂：石油醚-乙醚、氯仿­-甲醇 ▲ 超临界CO2萃取法 五味子中的木脂素成分 药材 乙醇或丙酮提取，回收溶剂 浸膏 氯仿或乙醚提取 游离总木脂素

51 ☆ 检识 酚羟基反应 亚甲二氧基反应* 三氯化铁反应 条件：亚甲二氧基 试剂： Labat 试剂（浓硫酸和没食子酸）
▲ 理化检识 酚羟基反应 三氯化铁反应 亚甲二氧基反应* 条件：亚甲二氧基 试剂： Labat 试剂（浓硫酸和没食子酸） Ecgrine试剂（浓硫酸和变色酸）（加热） 结果： Labat 反应蓝绿色（+） Ecgrine反应蓝紫色（+） 反应机理： 没食子酸 变色酸

52 ☆ 检识 ▲ 色谱检识 吸附剂：硅胶 展开剂：苯、氯仿、氯仿-甲醇（9∶1）、氯仿-二氯甲烷（1∶1）、氯仿-乙酸乙酯（9∶1）、乙酸乙酯-甲醇（95∶5）等系统。 显色剂：（1）1%茴香醛浓硫酸试剂，110℃加热5分钟。（2）5％或10％磷钼酸乙醇溶液，120℃加热至斑点明显出现。（3）10％硫酸乙醇溶液，110℃加热5分钟。（4）三氯化锑试剂，100℃加热10分钟，在紫外光下观察。（5）碘蒸气，熏后观察应呈黄棕色或置紫外灯下观察荧光。

53 ☆ 实例：中药连翘 木樨科植物连翘[Forsythia suspensa（Thunb.）Vahl.]的干燥果实，具有清热解毒、消肿散结之功效。 药理学研究证明连翘有显著的抑菌作用，其煎剂并有镇吐作用和抗肝损伤作用。 连翘果实含木脂素类，如连翘苷、连翘脂素、右旋松脂酚等；黄酮类化合物，如芦丁；苯乙醇苷类如连翘酯苷类（forsythosides），β-hydroxyfosythiaside、acteoside及β-hydroxyacteoside等均系咖啡酰基苯乙醇苷，都具有较强的抑菌活性。 连翘中的木脂素类有抑制磷酸二酯酶活性的作用。 R = H forsythiaside R =H acteoside R = OHβ-hydroxyfosythiaside R = OHβ-hydroxyacteoside

54 ☆ 实例：中药连翘 药材 CaCO3煮沸 浸膏 乙醇提取 提取物 溶于热水，煅制 MgO拌匀 连翘苷 phillyrin （抗菌）
75％乙醇加热回流提取，回收乙醇，浓缩液依次用氯仿，乙酸乙酯，正丁醇萃取。取乙酸乙酯萃取物进行硅胶柱色谱，氯仿-甲醇（10:1）梯度洗脱，得到的洗脱物再用半制备型反相HPLC进行分离纯化，得到连翘苷。 乙醇提取 提取液 浓缩，结晶 连翘苷

55 五味子 木兰科植物五味子[ Schisandra chinensis (Turcz.) Baill.]的干燥成熟果实，习称北五味子。具有收敛固涩，益气生津，补肾宁心之功效。 五味子果实及种子中含多种联苯环辛烯型木脂素成分，以及挥发油、三萜类、甾醇及游离脂肪酸类等成分。 R=H 五味子酚 γ－五味子素 R=CH3 去氧五味子素 疏肝理气，健脾消食。具有降低转氨酶作用。用于慢性肝炎及早期肝硬化等。 R1 = R2 = CH3 五味子醇甲 R1－R2 = CH2 五味子醇乙

56 ☆ 结构研究 紫外光谱（UV） 红外光谱（IR） 苯环及α-吡喃酮环的吸收274nm（logε4.03）和311nm（logε3.72）左右
羰基 cm-1,内酯1270~1220cm-1，1100~1000cm-1，芳环共轭双键 cm-1 芳环一般在1660~1600cm-1，羟基 cm-1，

57 H-3, H-6, H-8在较高场 H-4, H-5, H-7在较低场
● 核磁共振谱 1HNMR谱 特征峰 H-3 δ (1H, d, J= Hz) H-4 δ (1H, d, J= Hz) H-3, H-6, H-8在较高场 H-4, H-5, H-7在较低场 Ar-H δ Ar-OHδ OCH3δ 13CNMR谱 C a a δ -OR 直接连C+30ppm 邻位C-13ppm 对位C-8ppm

58 质谱（MS） 分子离峰较强 7-OH香豆素 [M-CO]是基峰 7-OCH3香豆素 分子离子峰是基峰 [M-CO-CH3] 邻-OCH3香豆素 分子离子峰是基峰 [M-CH3] 香豆素质谱裂解

59 结构解析示例 某化合物分子式C11H10O4，异羟肟酸铁反应阳性，Gibb’s反应阳性，FeCl3反应阴性，1HNMR : δ3.85 (3H, s), 3.90 (3H, s), 6.13 (1H, d, J=9.2Hz), 7.81 (1H, d, J=9.2Hz) , 6.95 (1H, d, J=7.8Hz), 7.25 (1H, d, J=7.8Hz) , MS : 206, 191, 178, 163, 135, 107

60 解析： C11H10O4 分子量206，不饱和度7 异羟肟酸铁反应阳性 内酯结构 Gibb’s反应阳性 能产生酚羟基对位无取代的结构
异羟肟酸铁反应阳性 内酯结构 Gibb’s反应阳性 能产生酚羟基对位无取代的结构 FeCl3反应阴性 无游离酚羟基 香豆素母核，6-位无取代且无游离酚羟基 1HNMR : δ3.85 (3H, s), 3.90 (3H, s) 个-OCH3 δ6.13 (1H, d, J=9.2Hz), 7.81 (1H, d, J=9.2Hz) C3， C4无取代 δ 6.95 (1H, d, J=7.8Hz), 7.25 (1H, d, J=7.8Hz) 苯环有两个邻位氢原子

61 综上分析可能有两种结构 化合物结构 B A 分析MS : 206, 191, 178, 163, 135, 107
=15 [M+-CH3] 邻二-OCH3 化合物结构

62 第五章 苯丙素 (phenylpropanoids)
小结 ☆掌握 香豆素类化合物理化性质、提取分离方法。 ☆熟悉 苯丙酸、香豆素、木脂素结构类型。 ☆了解 苯丙酸类化合物性质，木脂素类化合物性质、提取分离方法；苯丙素类化合物的生物活性。